Marina Volume molar semestre5

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UNIMEP
Faculdade de Engenharia Arquitetura e Urbanismo
Engenharia Química
Relatório de Engenharia Química Aplicada
Determinação do Volume Molar de uma Mistura
Cecília Luena Adão Ribeiro
5º Semestre
Docente: Marina
Junho, 2017
INTRODUÇÃO
O volume parcial molar de uma substância é igual à variação de volume observado ao adicionar-se uma mole dessa substância a um volume grande da mistura de composição conhecida. O mesmo apresenta variação de acordo a composição da mistura a que é adicionado.(1)
O volume parcial de um dado componente i em uma determinada composição da solução é definido por:
			(1)
Quando há variação na composição por adição de dnA moles de A e dnB moles de B, o volume total da mistura varia de acordo a equação 2.
 				(2)
Essa expressão pode ser escrita como:
						(3)
Caso os volumes molares se mantiverem constantes à medida que aumenta o volume (mantendo a composição constante), o volume final pode ser calculado pela integração:(2)
			(4)
Então, os volumes parciais molares estão relacionados com o volume total da solução pela expressão:
Em que: 
 é o volume molar da mistura e .
V é o volume total da mistura de A+B
 é o volume parcial molar de A
 é o volume parcial molar de B
Os volumes molares de soluções binárias são calculados de forma fácil a partir de medidas de densidade.
Sabendo-se que no SI a unidade para a matéria é o mol, ao se tratar de propriedades de mistura é aconselhável considerar a proporção entre o número de mols dos constituintes da mistura. Por meio da equação 5 é possível conhecer-se a fração molar.(3)
Considerando uma mistura ideal formada por dois componentes, A e B, o volume molar de mistura ideal (Vm) independe das substâncias misturadas e precisa ser igual a média ponderada das frações molares dos volumes molares das substâncias puras (Vm), como se pode observar na equação 5.(4)
					(5)
Onde: e são o número de mols dos componentes A e B; VA e VB são os volumes molares dos componentes A e B; e são as frações molares das componentes A e B da mistura líquida (conforme equação 6).
	e						(6)
Devido as interações entre as moléculas que fazem parte da mistura, o volume molar de mistura real (Vmr) é conhecido por meio da equação 7.
							(7)
Onde: é dada em função das frações molares entre os componentes da mistura e correspondente à alteração de volume provocada pela não-idealidade do sistema.
A massa molar média da mistura (MMm) pode ser calculada por meio da equação 8.
					(8)
O presente experimento se deu com as mistura de etanol e água, sendo que o primeiro apresenta massa molar igual a 46,06844g/mol.
OBJETIVOS
O presente experimento tem como objetivo principal a determinação do volume molar ocupado pelos componentes de uma mistura como também, fazer a análise do efeito da fração molar nas características de uma mistura, calcular as propriedades de uma mistura a partir das propriedades de seus componentes e analisar as interações que levam a um comportamento não-ideal.
MTERIAIS E REAGENTES
5 picnômetros (Identificados com numeração de 1 a 5)
2 provetas de 50 mL
2 provetas de 100 Ml
5 béqueres
Bastão de vidro
Termômetro
Etanol
Água destilada
METODOLOGIA
A realização do presente experimento se deu em 3 etapas:
Preparação das soluções
Preparou-se as misturas nos béqueres formadas pelos compostos etanol e água de acordo com a composição descrita na tabela 1. Ao se preparar estas misturas pesou-se as massas do etanol e da água utilizadas e mediu-se a temperatura do sistema.
Determinação dos volumes dos picnômetros
Por serem equipamentos sensíveis, faz-se necessário calibrar devidamente os picnômetros. Essa calibração consiste em confirmar o volume interno do picnômetro.
Pesaram-se os picnômetros, os quais foram previamente lavados e secos, em uma balança analítica (m1).
Os picnômetros foram cheios com água destilada. Eliminaram-se cuidadosamente as bolhas de ar que se aderiam à superfície interna do picnômetro, secou-se a parte exterior dele com cuidado de modo a evitar-se de tocar na parte superior do picnômetro. Pesou-se então o picnômetro preenchido de água (m2).
Com o auxílio do termômetro foi medida a temperatura da água.
Determinação da densidade das soluções
Prepararam-se as soluções de etanol e água, depois de homogeneizadas transferiram-se estas misturas para os picnômetros, logo em seguidas foram pesados os picnômetros cheios com a solução.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
De modo a serem alcançados os objetivos outrora estipulados, seguiu-se para a fase de tratamento de dados.
Foram coletados os dados de acordo com o descrito no procedimento experimental, descritos na tabela 1. Vale ainda ressaltar que a massa do picnômetro cheio é referente ao picnômetro preenchido com água.
Tabela 1 – Determinação do volume do picnômetro
	Picnômetro
	Massa Picnômetro Seco (g)
m1
	Massa Picnômetro cheio (g)
m2
	Massa da água (g)
	Volume do picnômetro
	1
	51,123
	151,050
	99,928
	100,1400
	2
	47,491
	141,745
	94,254
	94,4540
	3
	41,857
	140,845
	98,988
	99,1980
	4
	43,767
	141,860
	98,093
	98,3011
	5
	51,231
	150,810
	89,579
	99,7903
A água se encontrava a uma temperatura de 21,5ºC, e sua massa específica de 997,883Kg/m3.
Foram preparadas as amostras individuais de etanol e água de acordo a tabela 2, pesando-se as amostras de modo individual, sabendo que o etanol apresenta massa molecular de 46 g/mol e a água de 18 g/mol.
Tabela 2 – Soluções de Etanol + água
	Mistura
	Volume etanol (mL)
	Massa do etanol (g)
	Volume água (mL)
	Massa da água (g)
	1
	20
	15,466
	120
	119,567
	2
	40
	30,860
	100
	99,207
	3
	60
	46,911
	80
	79,330
	4
	80
	62,151
	60
	59,714
Em seguida, foi feita a determinação da massa das amostras conhecidas segundo a relação apresentada na tabela 2, bem como tendo uma amostra desconhecida. A Determinação foi feita por picnômetria e em seguida foram determinadas as densidade para cada mistura por meio da razão massa da solução pelo volume do picnômetro (a), conforme a tabela 3.
				(a)
Tabela 3 – Determinação das densidades das misturas
	Picnômetro
	Volume Pic. (mL)
	Massa Pic+Solução
	Massa solução (g)
	Densidade (g/mL)
	1
	100,1400
	149,001
	97,878
	0,97741
	2
	94,4540
	137,641
	90,150
	0,95443
	3
	99,1980
	134,524
	92,607
	0,93416
	4
	98,3011
	132,591
	88,824
	0,90359
	5(desconhecida)
	99,7903
	144,784
	93,553
	0,93750
Para que fosse determinado o volume molar das misturas recorreu-se a equação b. A tabela 4 apresenta os valores obtidos correspondentes às frações molares e volumes molares (eq. 6), bem como a quantidade de matéria tanto individual quanto total dada pela razão entre a massa do componente pela sua massa molecular.
Tabela 4 – Determinação das frações molares e dos volumes molares
	Amostras
	netanol
	nágua
	nT
	xetanol
	xágua
	Densidadesol.
	
	1
	0,3362
	6,6426
	6,9788
	0,0481
	0,9518
	0,977
	19,7961
	2
	0,6708
	5,511
	6,1823
	0,1085
	0,8914
	0,954
	22,0428
	3
	1,0198
	4,407
	5,4270
	0,1879
	0,8121
	0,934
	24,9009
	4
	1,3511
	3,3117
	4,6684
	0,2894
	0,7106
	0,904
	28,8886
	5
	
	
	
	0,1797
	
	0,937
	
De modo a proporcionar maior transparência na apresentação e discussão dos dados, traçou-se o gráfico da densidade versus a fração molar do etanol como se pode ver em seguida.
Figura 1: Gráfico da densidade da solução em função da fração molar do etanol
Traçou-se também o gráfico do volume molar da solução em função da fração molar do etanol (fig. 2).
Figura 2: Gráfico do Volume molar da solução em função da fração molar do etanol
A disparidade existente entre os valores obtidos e os valores da literatura pode ter se dado devido ao instrumento usado (a balança), cujo apresentava uma precisão não tão alta podendo ser influenciada pelas condições climáticas do local em que foi levado a cabo o instrumento.
CONCLUSÃO
Opresente foi realizado de forma satisfatória e os objetivos alcançados apesar das possíveis fontes de erros discutidas.
BIBLIOGRAFIA
1,2,3,4,5 Guia de prática de Laboratório fornecido pela professora para a Determinação do volume molar de mistura.